Википедија

Арсин

хемиско соединение

Арсин (име на IUPAC: арсан) — неорганско соединение со формулата AsH3. Овој запалив, пирофорен и високо токсичен пниктоген хидрид гас е едно од наједноставните соединенија на арсенот.[4] И покрај неговата смртност, тој наоѓа одредени примени во индустријата за полупроводници и за синтеза на органоарсенски соединенија. Терминот арсин најчесто се користи за опишување на класа органоарсенски соединенија со формулата AsH 3−x Rx, каде што R = арил или алкил. На пример, As(C 6 H 5 ) 3, наречен трифениларсин, се нарекува „арсин“.

Arsine
Арсин
Назив според МСЧПХ
Арсен трихидрид
Арсан
Трихидридоарсен
Други називи

Арсениуретиран водород
Арсен хидрид
Водороден арсенид
Арсен хидрид

Назнаки
7784-42-1 Ок
ChEBI CHEBI:47217 Ок
ChEMBL ChEMBL1231052
ChemSpider 22408 Ок
EC-број 232-066-3
599
3Д-модел (Jmol) Слика
KEGG C06269
PubChem 23969
RTECS-бр. CG6475000
UNII V1I29R0RJQ Ок
ОН-бр. 2188
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед Безбоен гас
Мирис Слаб, налик на лук
Густина 4.93 g/L, gas; 1.640 g/mL (−64 °C)
Точка на топење
Точка на вриење
0.2 g/100 mL (20 °C)[1]
0.07 g/100 mL (25 °C)
Растворливост растворлив во хлороформ, бензен
Парен притисок 14.9 atm[1]
Конјуг. киселина Арсониум
Структура
Геометрија на молекулата Тригонална пирамидална
Диполен момент 0.20 D
Термохемија
Ст. енталпија на
образување ΔfHo298 		+66.4 kJ/mol
Стандардна моларна
ентропија So298 		223 J⋅K−1⋅mol−1
Опасност
Безбедност при работа:
Главни опасности
 Експлозивен, запалив, потенцијален професионален канцероген[1]
GHS-ознаки:
Пиктограми
 GHS02: ЗапаливоGHS06: ТоксичноGHS08: Опасност по здравјетоGHS09: Опасност по животната средина
Сигнални зборови
 Опасен
Изјави за опасност
 H220, H330, H373, H410
Изјави за претпазливост
 P210, P260, P271, P273, P284, P304+P340, P310, P314, P320, P377, P381, P391, P403, P403+P233, P405, P501
NFPA 704
4
4
2
Температура на запалување −62 °C (−80 °F; 211 K)
Граници на запалливост 5.1–78%[1]
Смртоносна доза или концентрација:
2.5 mg/kg (intravenous)[2]
  • 120 ppm (стаорец, 10 мин)
  • 77 ppm (глувче, 10 мин)
  • 201 ppm (зајак, 10 мин)
  • 108 ppm (куче, 10 мин)[3]
  • 250 ppm (човек, 30 мин)
  • 300 ppm (човек, 5 мин)
  • 25 ppm (човек, 30 мин)[3]
NIOSH (здравствени граници во САД):
PEL (дозволива)
 TWA 0.05 ppm (0.2 mg/m3)[1]
REL (препорачана)
 C 0.002 mg/m3 [15-мин][1]
IDLH (непосредна опасност)
 3 ppm[1]
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Општи својства

уреди

Во неговата стандардна состојба, арсинот е безбоен, погуст гас од воздухот кој е малку растворлив во вода (20% на 20 °C) [1] и во многу органски растворувачи исто така.  Додека самиот арсин е без мирис,[5] поради неговата оксидација со воздух, можно е да се почувствува слаб мирис на лук или риба кога соединението е присутно над 0,5 ppm.[6] Ова соединение е кинетички стабилно: на собна температура се распаѓа само бавно. На температури од околу. 230 °C, распаѓањето до арсен и водород е доволно брзо за да биде основата на Маршовиот тест (види подолу). Слично на стибинот, распаѓањето на арсинот е автокаталитичко, бидејќи арсенот ослободен за време на реакцијата делува како катализатор за истата реакција.[7] Неколку други фактори, како што се влажноста, присуството на светлина и одредени катализатори (имено алумина) ја олеснуваат стапката на распаѓање.[8]

AsH 3 е пирамидална молекула со H–As–H агли од 91,8° и три еквивалентни As–H врски, секоја од 1,519 Å должина.[9]

Откривање и синтеза

уреди

AsH3 генерално се подготвува со реакција на изворите на As 3+ со H − еквиваленти.[10]

4 AsCl 3 + 3 NaBH 4 → 4 AsH 3 + 3 NaCl + 3 BCl 3

Како што е објавено во 1775 година, Карл Шеле го редуцирал арсенот (III) оксид со цинк во присуство на киселина. Оваа реакција е увертира за Маршовиот тест, опишан подолу.

Алтернативно, изворите на As 3- реагираат со протонски реагенси и исто така го произведуваат овој гас. Цинк арсенид и натриум арсенид се соодветни прекурсори:[11]

Zn 3 As 2 + 6 H + → 2 AsH 3 + 3 Zn 2+
Na 3 As + 3 HBr → AsH 3 + 3 NaBr

Реакции

уреди

Разбирањето на хемиските својства на AsH3 е добро развиено и може да се предвиди врз основа на просекот на однесувањето на колегите на пниктогенот, како што се PH 3 и SbH 3.

Термичко распаѓање

уреди

Типично за тежок хидрид (на пример, SbH3, H2Te, SnH4), AsH3 е нестабилен во однос на неговите елементи. Со други зборови, AsH 3 е кинетички стабилен, но не и термодинамички.

2 AsH 3 → 3 H 2 + 2 As

Оваа реакција на распаѓање е основата на Маршовиот тест опишан подолу, кој го детектира елементарниот Ас.

Оксидација

уреди

Продолжувајќи ја аналогијата со SbH3, AsH3 лесно се оксидира со концентриран O2 или разредена концентрација на O2 во воздухот:

2 AsH 3 + 3 O 2 → As 2 O 3 + 3 H 2 O

Арсинот ќе реагира бурно во присуство на силни оксидирачки агенси, како што се калиум перманганат, натриум хипохлорит или азотна киселина.

Претходник на метални деривати

уреди

AsH3 се користи како претходник на метални комплекси на "гол" (или "речиси гол") Ас. Илустративен е видот диманган [(C 5 H 5 ) Mn (CO) 2]2AsH, каде што јадрото Mn2AsH е рамно.[12]

Гуцејтов тест

уреди

Карактеристичен тест за арсен вклучува реакција на AsH3 со Ag +, наречен Гуцејтов тест за арсен.[13] Иако овој тест стана застарен во аналитичката хемија, основните реакции дополнително го илустрираат афинитетот на AsH3 за „меки“ метални катјони. Во Гуцејтовиот тест, AsH3 се генерира со редукција на водените соединенија на арсен, типично арсенити, со Zn во присуство на H2SO4. Еволуираниот гасовит AsH3 потоа се изложува на AgNO3 или како прав или како раствор. Со цврст AgNO3, AsH3 реагира за да произведе жолт Ag4 AsNO3, додека AsH3 реагира со раствор од AgNO3 и дава црн Ag3 As.

Киселинско-базни реакции

уреди

Киселините својства на As-H врската често се експлоатираат. Така, AsH 3 може да се депротонира:

AsH 3 + NaNH 2 → NaAsH 2 + NH 3

По реакција со алуминиумските триалкили, AsH3 го дава тримерниот [R 2 AlAsH2]3, каде што R = (CH3)3C.[14] Оваа реакција е релевантна за механизмот со кој GaAs се формира од AsH3 (види подолу).

AsH3 генерално се смета за неосновен, но може да се протонира со суперкиселини за да се добијат изолирани соли на тетраедарските видови [ AsH4 ] + .[15]

Реакција со халогени соединенија

уреди

Реакциите на арсинот со халогените (флуор и хлор) или некои нивни соединенија, како што е азот трихлорид, се исклучително опасни и може да резултираат со експлозии.

Катенација

уреди

За разлика од однесувањето на PH3, AsH3 не формира стабилни синџири, иако диарзин (или дијарсан) H2 As-AsH 2, па дури и тријарсан H2As-As (H) -AsH 2 се откриени. Диарзинот е нестабилен над -100 °C.

Апликации

уреди

Апликации за микроелектроника

уреди

AsH3 се користи во синтезата на полупроводнички материјали поврзани со микроелектрониката и ласерите со цврста состојба. Поврзан со фосфорот, арсенот е n-допант за силициум и германиум. Уште поважно, AsH3 се користи за создавање на полупроводнички GaAs со хемиско таложење на пареа (CVD) на 700-900 °C:

Ga(CH3)3 + AsH 3 → GaAs + 3CH4

За микроелектронски апликации, арсинот може да се обезбеди преку субатмосферски извор на гас. Во овој тип на пакување со гас, арсинот се адсорбира на цврст микропорозен адсорбент во цилиндар за гас. Овој метод овозможува гасот да се складира без притисок, со што значително се намалува ризикот од истекување на гасот арсин од цилиндерот. Со овој апарат, арсинот се добива со примена на вакуум на излезот на вентилот на цилиндарот за гас. За производство на полупроводници, овој метод е изводлив, бидејќи процесите како што е имплантација на јони работат под висок вакуум.

Хемиска војна

уреди

Од пред Втората светска војна, AsH3 бил предложен како можно оружје за хемиска војна. Гасот е безбоен, речиси без мирис и 2,5 пати погуст од воздухот, како што е потребно за ефектот на покривање што се бара во хемиската војна. Исто така, тој е смртоносен во концентрации далеку пониски од оние што се потребни за мирис на неговиот мирис како лук. И покрај овие одлики, арсинот никогаш не бил официјално користен како оружје, поради неговата висока запаливост и неговата помала ефикасност во споредба со незапаливиот алтернативен фосген. Од друга страна, неколку органски соединенија базирани на арсин, како што се левизит (β-хлоровинилдихлороарсин), адамзит (дифениламинхлороарсин), Кларк 1 ( дифенилхлороарсин ) и Кларк 2 ( дифенилцијаноарсин ) се ефикасно развиени за употреба во хемиска војна.[16]

Форензичката наука и Маршов тест

уреди

AsH3 е исто така добро познат во форензичката наука бидејќи е хемиски посредник во откривањето на труење со арсен. Стариот (но исклучително чувствителен) Маршов тест генерира AsH3 во присуство на арсен. Оваа постапка, објавена во 1836 година од Џејмс Марш,[17] се заснова на третирање на примерок од телото на жртвата што содржи Аs (обично содржината на желудникот) со цинк без Аs и разредена сулфурна киселина: ако примерокот содржи арсен, гасовит арсин ќе се формира. Гасот се внесува во стаклена цевка и се распаѓа со загревање околу 250-300 °C. Присуството на As се покажува со формирање на талог во загреаниот дел од опремата. Од друга страна, појавата на црно огледало наслаги во ладниот дел од опремата укажува на присуство на антимон (многу нестабилниот SbH3 се распаѓа дури и при ниски температури).

Маршовиот тест бил широко користен до крајот на 19 век и почетокот на 20-ти; во денешно време пософистицирани техники како што се атомска спектроскопија, индуктивно поврзана плазма и рендгенска флуоресценција анализа се користат во форензичкото поле. Иако анализата за активирање на неутроните беше користена за откривање на нивоата на арсен во средината на 20 век, оттогаш тој испадна од употреба во модерната форензика.

Токсикологија

уреди

Токсичноста на арсинот е различна од онаа на другите соединенија на арсен. Главниот пат на изложеност е со вдишување, иако е опишано и труење по контакт со кожата. Арсинот го напаѓа хемоглобинот во црвените крвни зрнца, предизвикувајќи нивно уништување од телото.[18][19]

Првите знаци на изложеност, за кои може да потрае неколку часа за да станат очигледни, се главоболки, вртоглавица и гадење, проследени со симптоми на хемолитична анемија (високо ниво на неконјугиран билирубин), хемоглобинурија и нефропатија . Во тешки случаи, оштетувањето на бубрезите може да биде долготрајно.[1]

Изложеност на концентрации на арсин од 250 ppm е брзо фатална: концентрации од 25 – 30 ppm се фатални за 30 мин изложеност и концентрации од 10 ppm може да биде фатална при подолго време на експозиција.[3] Симптомите на труење се појавуваат по изложување на концентрации од 0,5 ppm. Има малку информации за хроничната токсичност на арсинот, иако е разумно да се претпостави дека, како и другите соединенија на арсен, долготрајната изложеност може да доведе до арсеникоза.

Арсинот може да предизвика пневмонија на два различни начини или „обемниот едем на акутната фаза може дифузно да се инфилтрира со полиморфонуклеарни леукоцити, а едемот може да се промени во обоен со леукоцити, нивниот епител да се дегенерира, нивните ѕидови да се инфилтрираат и секоја бронхиола во центарот на мал фокус или јазол на пневмонска консолидација“, а во вториот случај „вклучените области се практично секогаш предните врвови на средниот и горниот лобус, додека задните делови од овие лобуси и целиот долен лобус претставуваат воздух што содржи и емфизематозна состојба, понекогаш со мала конгестија, понекогаш со никаква“. што може да резултира со смрт.[20]

 
Формирање на пневмонија

Таа е класифицирана како исклучително опасна супстанција во Соединетите Американски Држави, како што е дефинирано во Дел 302 од Законот за планирање вонредни состојби и Заедницата за правото на знаење (42 USC 11002), и е предмет на строги барања за известување од страна на капацитетите кои произведуваат, складираат, или да го користите во значителни количини.[21]

Граници на професионална изложеност

уреди
Земја Ограничување [22]
Аргентина Потврден човечки канцероген
Австралија TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Белгија TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Бугарија Потврден човечки канцероген
Британска Колумбија, Канада TWA 0,005 ppm (0,02 mg/m 3 )
Колумбија Потврден човечки канцероген
Данска TWA 0,01 ppm (0,03 mg/m 3 )
Египет TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Франција
Унгарија TWA 0.2 mg/m 3 STEL 0,8 mg/m 3
Јапонија
Јордан Потврден човечки канцероген
Мексико TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Холандија MAC-TCG 0.2 mg/m 3
Нов Зеланд TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Норвешка TWA 0,003 ppm (0,01 mg/m 3 )
Филипини TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Полска TWA 0.2 mg/m 3 STEL 0,6 mg/m 3
Русија СТЕЛ 0.1 mg/m 3
Сингапур Потврден човечки канцероген
Јужна Кореа TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Шведска TWA 0,02 ppm (0,05 mg/m 3 )
Швајцарија МАК-недела 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Тајланд TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Турција TWA 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Обединето Кралство TWA 0,05 ppm (0,16 mg/m 3 )
Соединети Држави 0,05 ppm (0,2 mg/m 3 )
Виетнам Потврден човечки канцероген

Наводи

уреди
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 „Џебен водич за опасните хемиски материи #0040“. Национален институт за безбедност и здравје при работа (NIOSH). (англиски)
  2. ↑ Levvy, G.A. (1946). „The Toxicity of Arsine Administered by Intraperitoneal Injection“. British Journal of Pharmacology and Chemotherapy. 1 (4): 287–290. doi:10.1111/j.1476-5381.1946.tb00049.x. PMC 1509744. PMID 19108099.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 „Arsine“. Immediately Dangerous to Life and Health. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  4. ↑ Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001) Inorganic Chemistry Academic Press: San Diego, ISBN 0-12-352651-5.
  5. ↑ Greaves, Ian; Hunt, Paul (2010). „Ch. 5 Chemical Agents“. Responding to Terrorism. A Medical Handbook. Elsevier. стр. 233–344. doi:10.1016/B978-0-08-045043-8.00005-2. ISBN 978-0-08-045043-8. While arsine itself is odourless, its oxidation by air may produce a slight, garlic-like scent. However, it is lethal in concentrations far lower than those required to produce this smell.
  6. ↑ „Medical Management Guidelines for Arsine (AsH3)“. Agency for Toxic Substances & Disease Registry. Архивирано од изворникот на 2012-01-24. Посетено на 2023-02-19.
  7. ↑ Hartman, Robert James (1947). Briscoe, Herman Thompson (уред.). Colloid Chemistry (2. изд.). Houghton Mifflin Company. стр. 124.
  8. ↑ Institut National de Recherche et de Sécurité (2000). „Fiche toxicologique nº 53: Trihydrure d'arsenic“ (PDF). Архивирано од изворникот (PDF) на 2006-11-26. Посетено на 2006-09-06. Наводот journal бара |journal= (help)
  9. ↑ Nielsen H. H. (1952). „The Molecular Structure of Arsine“. The Journal of Chemical Physics. 20 (12): 1955–1956. Bibcode:1952JChPh..20.1955N. doi:10.1063/1.1700347.
  10. ↑ Bellama, J. M.; MacDiarmid, A. G. (1968). „Synthesis of the Hydrides of Germanium, Phosphorus, Arsenic, and Antimony by the Solid-Phase Reaction of the Corresponding Oxide with Lithium Aluminum Hydride“. Inorganic Chemistry. 7 (10): 2070–2. doi:10.1021/ic50068a024.
  11. ↑ "Arsine" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., G. Brauer (ed.
  12. ↑ Herrmann, W. A.; Koumbouris, B.; Schaefer, A.; Zahn, T.; Ziegler, M. L. (1985). „Generation and Complex Stabilization of Arsinidene and Diarsine Fragments by Metal-Induced Degradation of Monoarsine“. Chemische Berichte. 118 (6): 2472–88. doi:10.1002/cber.19851180624.
  13. ↑ King, E. J. (1959) Qualitative Analysis and Electrolytic Solutions Harcourt, Brace, and World; New York
  14. ↑ Atwood, D. A.; Cowley, A. H.; Harris, P. R.; Jones, R. A.; Koschmieder, S. U.; Nunn, C. M.; Atwood, J. L.; Bott, S. G. (1993). „Cyclic Trimeric Hydroxy, Amido, Phosphido, and Arsenido Derivatives of aluminum and gallium. X-ray Structures of [tert-Bu2Ga(m-OH)]3 and [tert-Bu2Ga(m-NH2)]3“. Organometallics. 12: 24–29. doi:10.1021/om00025a010.
  15. ↑ R. Minkwitz, R.; Kornath, A.; Sawodny, W.; Härtner, H. (1994). „Über die Darstellung der Pnikogenoniumsalze AsH4+SbF6−, AsH4+AsF6−, SbH4+SbF6−“. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 620 (4): 753–756. doi:10.1002/zaac.19946200429.
  16. ↑ Suchard, Jeffrey R. (March 2006). „CBRNE — Arsenicals, Arsine“. EMedicine. Архивирано од изворникот на 2006-06-23. Посетено на 2006-09-05.
  17. ↑ Marsh, James (1836). „Account of a method of separating small quantities of arsenic from substances with which it may be mixed“. Edinburgh New Philosophical Journal. 21: 229–236.
  18. ↑ Fowler B. A.; Weissberg J. B. (1974). „Arsine poisoning“. New England Journal of Medicine. 300 (22): 1171–1174. doi:10.1056/NEJM197411282912207. PMID 4608634.
  19. ↑ Hatlelid K. M. (1996). „Reactions of Arsine with Hemoglobine“. Journal of Toxicology and Environmental Health Part A. 47 (2): 145–157. doi:10.1080/009841096161852. PMID 8598571.
  20. ↑ „Collected Studies on the Pathology of War Gas Poisoning, from the Department of Bacteriology and Pathology, Medical Science Section, Chemical Warfare Service, under the direction of M. C. Winternitz, major, M. C., U. S. A. Yale University Press“. books.google.com. Yale University press. 1920. Посетено на 28 September 2022.
  21. ↑ „40 C.F.R.: Appendix A to Part 355—The List of Extremely Hazardous Substances and Their Threshold Planning Quantities“ (PDF) (July 1, 2008. изд.). Government Printing Office. Архивирано од изворникот (PDF) на February 25, 2012. Посетено на October 29, 2011. Наводот journal бара |journal= (help)
  22. ↑ „Arsine“. RTECS. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Архивирано од изворникот на 2017-06-08. Посетено на 2017-09-08.

Надворешни врски

уреди
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Арсин&oldid=5134308“